bipolar
.pdfМинистерство образования Российской Федерации КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н.ТУПОЛЕВА
Филиал "Восток"
РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ
Учебно-методическое пособие
Казань 2001
1
УДК 621.375 |
Авторы-составители: С.Г.Прохоров |
|
В.Г.Трусенев |
Расчет усилительного каскада на биполярном транзисторе: Учебнометодическое пособие: Для студентов заочного и очного обучения / Сост. С.Г.Прохоров, В.Г.Трусенев. / Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2001. 40 с.
Учебно-методическое пособие предназначено для проведения практических занятий по электронике в дисциплине "Электроника и микропроцессорная техника" федеральной составляющей Государственного образовательного стандарта по направлению подготовки дипломированного специалиста 653700 – "Приборостроение". Данное пособие может быть полезным для студентов всех инженерных специальностей, в том числе и радиотехнического профиля.
Табл. 5. Ил. 31. Библиогр.: 11 назв.
Рецензент: докт. физ.-мат. наук В.Ю.Петухов (Казанский государственный университет).
Рекомендовано к изданию Учебно-методическим центром КГТУ им. А.Н.Туполева
2
Расчет усилителей на транзисторах включает следующие основные этапы:
1.Выбор транзистора и элементной базы.
2.Расчет статического режима (т.е. расчет транзистора по постоян-
ному току).
3.Расчет динамического режима (т.е. расчет транзистора по переменному току).
Как правило, на практике при проектировании усилителя инженеру даются исходные данные:
•входное (Uвх) и выходное (Uвых) напряжение усилителя (или коэффициенты усиления усилителя по току КI и по напряжению KU);
•входное сопротивление усилителя (Rвх);
•сопротивление нагрузки (Rн);
• полоса пропускания усилителя f = fв – fн, где fн, fв – нижняя и верхняя граничные частоты усиления;
•диапазон рабочих температур Т0±ΔТ;
•напряжение источника питания Ек.
Число исходных параметров, формируемых потребителем, может быть больше, либо меньше приведенных.
Расчет статического режима работы биполярного транзистора по постоянному току
Расчет статического режима состоит в определении постоянных токов и напряжений на выводах транзисторов, а также потребляемой мощности. Расчет начинается с задания рабочей точки на входной и выходной вольтамперной характеристиках (ВАХ) транзистора. После этого по закону Ома рассчитываются сопротивления резисторов для выбранной схемы каскада. Расчет завершается определением коэффициента температурной нестабильности S и приращения коллекторного тока при изменении температуры Т.
Задание рабочей точки означает задание ее положения на входной и выходной характеристиках (рис. 1). Из рисунка 1 видно, что задание сопротивления коллекторной нагрузки Rк фиксирует положение рабочей точки в пределах нагрузочной прямой. Задание тока базы (в данном случае Iб3) фиксирует положение рабочей точки уже на одной точке нагрузочной прямой (точка "А" на рис. 1).
3
Iб |
(мА) |
Uк=0 |
Uк=5В |
40 |
0,8 |
|
|||
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
А |
20 |
|
|
|
||
0,2 |
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
0 |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
Uбэ (В) |
|
Iк (мА) |
|
|
I |
б6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iб5 |
|
|
|
|
|
|
|
Iб4 |
|
|
|
|
|
|
|
Iб3 |
|
|
|
|
A |
|
|
Iб2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Iб1 |
|
|
|
|
|
|
|
Iб0 |
|
|
|
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
Uкэ (В) |
Рис. 1. Положение рабочей точки "А" на входной и выходной характеристиках транзистора
Задать ток базы можно с помощью источника тока (напряжения), включенного в цепь базы. Однако включение в схему дополнительного источника напряжения нерационально, поэтому используют другие способы.
Способ фиксированного тока базы
Рассмотрим следующую схему (рис.2). Здесь резистор Rк задает нагрузочный режим, т.е. нагрузочную прямую, на которой выбираем рабочую точку "А". Составим уравнение равновесия напряжений по второму правилу Кирхгофа для входной цепи:
E |
к |
= I |
бА |
R |
+U |
бэА |
→ |
R |
= |
Eк −UбэА |
. |
|
|||||||||||
|
|
б |
|
|
б |
|
IбА |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отметим, что в данной формуле Ек – задано в исходных данных, ток
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
базы в точке "А" IбА и напряжение база- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
эмиттер в точке "А" UбэА мы выбираем сами |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ек |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на входной характеристике, ориентируясь на |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Rб |
|
|
|
Iб Rк |
|
|
|
|
|
Iк |
|
|
|
|
|
|
выходную |
ВАХ |
(рис.1). Учитывая, что |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ек>>UбэА , то ток базы в точке "А" получается |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фиксированным |
при заданном напряжении |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uкэ Uвых |
питания, не зависимым от влияния темпера- |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Uвх |
|
|
|
U |
|
|
|
|
туры и равным: |
|
||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
бэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Eк |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
бА |
≈ |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
Недостаток схемы заключается в том, что транзисторы имеют разброс параметров и при замене транзистора надо заново рассчи-
тывать величину базового резистора Rб. Заметим также, что причинами температурной нестабильности коллекторного тока являются увеличение обратного коллекторного тока и уменьшение UбэА с увеличением температуры. Данная схема не стабилизирует ни один из этих параметров.
4
Принято характеризовать влияние изменения обратного тока коллектора Iк0 на ток коллектора Iк коэффициентом температурной нестабильности S:
S = dIк . dIк0
Для схемы с общим эмиттером
S = |
|
|
1 |
+ D |
, |
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
− |
α + D |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где α = |
|
|
β |
|
|
, |
D = |
Rэ |
+ |
Rэ |
+ |
Rэ Rк |
. |
|
|
β +1 |
R |
R |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
R |
R |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
1 |
2 |
|
Здесь Rэ – сопротивление в цепи эмиттера. В данном случае Rэ = 0, поэтому D = 0 и, следовательно,
S =1 −1 α =β +1,
где β=h21э – коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером (β=h21э~100), т.е. коэффициент температурной нестабильности S очень велик.
Способ фиксированного напряжения базы
В схему включения транзистора вместо одного базового резистора вводим делитель из двух сопротивлений (рис. 3). Напряжение источника пита-
ния Ек задано в исходных данных. Считаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
также |
известными |
ток базы |
транзистора |
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
точке |
"А" – IбА и |
падение |
напряжения |
на |
|
|
|
|
|
I1 Rк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
Iк |
|||||||||||||||
транзисторе в точке "А" – UбэА, поскольку |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
рабочую точку "А" выбираем сами на нагру- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
зочной прямой. По второму правилу Кирх- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
гофа запишем уравнение равновесия напря- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uкэ |
|||||||||||
|
R2 |
|
|
|
Uбэ |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
жений для входной цепи: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Eк = I1 R1 + I2 R2 , |
|
|
Uвх |
|
|
|
I2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
или, с другой стороны, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Eк = I1 R1 +UбэА , |
|
|
|
Рис. 3. Схема задания фиксиро- |
|||||||||||||||||||
причем I1 = I2 + IбА . |
|
|
|
ванного напряжения базы |
Если известен параметр h11э – входное сопротивление транзистора, то сопротивление R2, которое включено ему параллельно, выбирают в 2÷5 раз больше входного сопротивления транзистора h11э. Зная h11э, находим
R2 =5 h11э ,
затем находим ток через резистор R2
I |
2 |
= |
UбэА |
→ |
R = |
Eк −UбэА |
. |
|
|
|
|||||||
|
|
R2 |
|
1 |
I2 |
+ IбА |
||
|
|
|
|
|
5
Однако входное сопротивление транзистора известно не всегда и чтобы не определять его графическим методом по входной ВАХ, обычно поступают следующим образом. Выбирают ток делителя I1 для маломощных транзисторов в 5÷10 раз больше тока базы IбА: I1=(5÷10)IбА.
I |
2 |
= I |
1 |
− I |
бА |
→ R = |
UбэА |
→ R = |
Eк −UбэА |
. |
|
|
|||||||||
|
|
|
2 |
I2 |
1 |
I1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Преимущество схемы: в случае замены транзистора не требуется менять сопротивления в схеме, т.к. напряжение на базе не изменится, поскольку оно фиксировано делителем R1, R2.
Недостаток: как и в предыдущей схеме отсутствует резистор в цепи эмиттера (Rэ=0), поэтому коэффициент температурной нестабильности S по-
прежнему очень велик S = |
|
|
1 |
|
=β +1. |
|
1 |
− |
α |
||||
|
|
Задание рабочей точки с помощью отрицательной обратной связи по току
Задача расчета транзистора по постоянному току состоит в определении номинальных значений резисторов в схеме, которые задают рабочую
точку транзистора. Рассмотрим схему на рис. 4. В данном случае мы должны |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
найти величины сопротивлений Rк, R1, R2, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rэ, а также коэффициент температурной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ек |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
R1 |
|
|
|
I1 Rк |
|
|
|
|
|
Iк |
|
|
|
нестабильности S и приращение коллек- |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
торного тока Iк при заданном диапазоне |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
изменения температуры Т. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решим эту задачу для конкретного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uкэ |
|
|
|
|
|
|
случая. Выберем стандартный источник |
||
|
|
|
|
|
|
Uбэ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
R2 |
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
питания Ек=12 В, транзистор КТ-312Б. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вых |
Для данного транзистора в справочнике |
|||||||
Uвх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rэ |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
приведены все необходимые характери- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стики (рис. 5 ÷ 8). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выбираем режим работы транзи- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4. Схема с ООС по току |
|
|
|
стора. Пусть это будет режим работы |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
класса А. Выберем рабочую точку "А" |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
транзистора с параметрами UкэА=5 В, IкэА=18 мА. Проводим нагрузочную прямую через точку "А" и через точку с координатами Uкэ=Ек=12 В, Iкэ=0 до пересечения с осью тока. По нагрузочной характеристике находим максимальное значение тока насыщения транзистора. Для рассматриваемого случая оно равно Iкн=30 мА. Зная ток насыщения транзистора, можем теперь найти величину резистора в цепи коллектора Rк
I |
кн |
= |
Eк |
→ R |
= |
Eк |
= |
12 В |
|
= 400 Ом. |
|
R |
|
30 10−3 |
|
||||||||
|
|
к |
|
I |
кн |
|
А |
||||
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
6
Iк |
(мА) |
|
|
|
|
Iб=0,7мА |
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iб=0,6мА |
30 |
|
|
|
|
|
Iб=0,5мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iб=0,4мА |
20 |
|
A |
|
|
|
Iб=0,3мА |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
Iб=0,2мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iб=0,1мА |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
Uкэ (В) |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 5. Выходные характеристики транзистора КТ312Б |
Iб (мА) |
Uк=0 |
Uк=5В |
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4 |
А |
0,3
0,2
0,1
0 0,1 0,2 0,3 0,4 |
0,5 |
Uбэ (В) |
|
UбэА |
|
Рис. 6. Входные характеристики транзистора КТ312Б
Из стандартного ряда сопротивлений выбираем ближайший номинал Rк=430 Ом или 390 Ом, в зависимости от требований к коэффициенту усиления КU или полосе пропускания. Если нам необходимо получить максимальный коэффициент усиления КU, то нужно выбрать значение коллекторного сопротивления, равное Rк=430 Ом, если же нам требуется максимальная полоса пропускания, то нужно взять Rк=390 Ом.
7
Далее по выходной характеристике транзистора определяем ток базы в
точке "А" IбА (рис. 5). В данном случае он равен: IбА=0,4 мА. Затем по входной характеристике находим значение напряжения на базе в точке "А" UбэА.
В нашем примере падение напряжения на базе будет равно: UбэА= 0,46 В. Ток эмиттера является суммой токов коллектора и базы, т.е.
IэА = IкA + IбА =18 мА + 0,4 мА =18,4 мА.
Составляем уравнение равновесия напряжений по второму правилу Кирхгофа для цепи эмиттер-коллектор
Eк = IкA Rк +Uкэ + IэА Rэ . |
(1) |
Для входной цепи по второму правилу Кирхгофа можно составить два уравнения равновесия напряжений:
Eк = I1 R1 + I2 R2; |
(2) |
Eк = I1 R1 +UбэА +U Rэ = I1 R1 +UбэА + IэА Rэ. |
(3) |
Из уравнений (2) и (3) следует, что
U R2 = I2 R2 =U Rэ +UбэА = IэА Rэ +UбэА.
Сопротивление Rэ осуществляет отрицательную обратную связь по току (ООС). Падение напряжения на нем должно быть небольшим, поэтому обычно из практических соображений выбирают URэ ≈ (0,1÷0,3)Ек. Возьмем в нашем случае URэ = 0,1Ек, тогда из этого условия можно найти значение сопротивления в цепи эмиттера:
R = |
U Rэ |
= |
0.1 Eк |
= |
0,1 12 В |
≈66 Ом. |
|
|
|
||||
э |
IэА |
|
IэА |
18,4 10−3 А |
||
|
|
Выбираем номинал резистора по стандартному ряду сопротивлений типа МЛТ, равный 100 Ом. Тогда падение напряжения на эмиттерном сопротивлении будет равно:
U Rэ = IэА Rэ =18,4 10−3 А 100 Ом =1,84 В.
Для задания фиксированного напряжения на базе транзистора необходимо, чтобы
U R2 =U Rэ +Uбэ =1,84 + 0,46 = 2,3 В.
Для расчета сопротивления R2 необходимо знать величину тока I2. Как и в предыдущем случае из практических соображений выбираем значения токов I1 и I2 равными:
I1 =5 IбА =5 0,4 мА = 2 мА, |
I2 = I1 − IбА = 2 −0,4 =1,6 мА. |
||||
Теперь можем рассчитать величину резистора R2: |
|||||
R = |
U R2 |
= |
2,3 В |
=1438 Ом. |
|
|
|
|
|||
2 |
I2 |
1,6 мА |
|
||
|
|
Выбираем ближайший номинал из стандартного ряда сопротивлений типа МЛТ, равный R2=1,5 кОм. Далее по уравнению (1) для входной цепи рассчитываем величину резистора R1:
8
R |
= |
Eк −U R2 |
= (12 − 2,3)В = 4850 Ом. |
|
|||
1 |
I1 |
2 10−3 А |
|
|
|
Выбираем номинал из стандартного ряда, равный R1=5,1 кОм. Рассчитаем теперь мощность рассеяния на выбранных нами сопротивлениях:
P |
= I 2 |
R |
= (2 10−3 )2 5,1 103 = 20,4 10−3 Вт; |
1 |
1 |
1 |
= (1,6 10−3 )2 1,5 103 =3,84 10−3 Вт; |
P |
= I 2 |
R |
|
1 |
1 |
1 |
= (18 10−3 )2 430 =139,32 10−3 Вт; |
P |
= I 2 |
R |
|
к |
к |
к |
= (18,4 10−3 )2 100 =33,856 10−3 Вт. |
P |
= I 2 |
R |
|
э |
э |
э |
|
Таким образом, в нашу схему для задания рабочей точки необходимо поставить резисторы следующих номиналов:
R1 |
– МЛТ – 0,125 Вт – 5,1 кОм; R2 – МЛТ – 0,125 Вт – 1,5 кОм; |
Rк |
– МЛТ – 0,250 Вт – 430 Ом; Rэ – МЛТ – 0,125 Вт – 100 Ом. |
Далее рассчитаем коэффициент температурной нестабильности. Пусть начальная температура окружающей среды будет равна Т0=20оС, интервал изменения температуры Т=+40оС. Значение коэффициента передачи тока транзистора схемы с общим эмиттером для начальной и конечной температуры находим по графику на рис. 7. Рассчитаем параметры D и α:
D = |
|
Rэ |
+ |
|
Rэ |
+ |
|
Rэ Rк |
= |
100 |
+ |
|
100 |
+ |
100 430 |
= |
|||||
|
R |
R |
|
|
|
1500 |
5100 1500 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
R |
5100 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=0,020 + 0,067 |
+ 0,006 = 0,093; |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
α = |
|
|
h21э |
|
|
= |
|
|
50 |
|
= 0,9804. |
|
|
|
|
|
|
||||
h |
|
1 |
50 +1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
21э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h21э (β)
100
90
80
70
60
50
40
30
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 ТоС |
Рис. 7. Зависимость коэффициента усиления тока базы от температуры
Теперь можно определить коэффициент температурной нестабильности для схемы с ООС по току:
9
S = |
|
|
1 |
+ D |
= |
|
1 + 0,093 |
= |
1,093 |
=9,67 . |
|
1 |
− |
α + D |
1 - 0,98 + 0,093 |
0,113 |
|||||||
|
|
|
|
Зная коэффициент температурной нестабильности, можно найти величину приращения коллекторного тока Iк при изменении температуры в заданном интервале Т. Величину изменения обратного коллекторного тока Iк0 находим по графику на рис. 8.
Iк0 (мкА)
2
10
6
4
2
1
6
4
2
10-1
6
4
2
10-2
-40 |
-20 |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 TоC |
Рис. 8. Зависимость обратного тока коллектора от температуры |
|
|
|
|
|
|
|
ε |
T |
h |
|
|
|
|
Iк = S |
|
Iк0 + |
|
|
+ (Iб + Iк0 ) |
h 21э , |
|||
|
|
|
R |
+ R |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
э |
б |
21э |
|
|
где |
R |
= |
R1 R2 |
, |
ε = −2,5 мВ/град. |
|
|
||||
|
|
|
|||||||||
|
б |
|
R + R |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
h21э = h21э(T0 + |
T ) − h21э(T0 ) – находим из графика на рис. 7. |
||||||||
|
|
Iк0 = Iк (T 0+ |
T ) − Iк (T0 ) – определяем из графика на рис. 8. |
В нашем случае получаем следующий результат:
h |
= h |
(60о) − h |
|
(20о) = 74 −50 = 24 ; |
|
|||||||
21э |
21э |
|
|
|
21э |
|
|
|
|
|
|
|
Iк0 = Iк (60о) − Iк (20о) =1,05 − 0,2 = 0,85 мкА; |
||||||||||||
R = |
R1 R2 |
|
= 1500 5100 |
= |
76500 =1160 Ом; |
|||||||
R + R |
|
|||||||||||
б |
5100 +1500 |
|
66 |
|
|
|||||||
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε |
T |
|
h |
|
|
||
Iк = S |
I |
к0 + |
|
|
+ |
(I |
б + Iк0 ) h 21э |
|
= |
|||
R |
+ R |
|||||||||||
|
|
|
|
|
э |
|
б |
|
21э |
|
|
|
|
−6 |
|
(−2,5) 10−3 |
40 |
|
−3 |
|
−6 |
|
24 |
|
|
|
=9,67 0,85 |
10 |
|
+ |
|
|
|
+ (0,4 10 |
|
+ 0,2 10 |
|
) |
|
|
= |
|
100 |
+1160 |
|
|
50 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=9,67 (0,85 10−6 −79,4 10−6 +192,1 10−6 ) =
=9,67 113,55 10−6 =1,098 10−3 ≈1,1 10−3 А
10